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超高速磨削技术在机械制造领域中的应用分析
2014-9-5  来源:盘江煤电集团  作者:魏凌刚 张国华

      1 超高速磨削技术的起源及其发展分析

   

      在机械制造技术的研究过程中,相关工作人员将磨削加工技术视作一种古老而自然的制造技术。随着机械制造及其他各个行业的蓬勃发展,磨削加工技术的应用也备受各方相关人士的特别关注与重视。然而,在相当长的一段发展时间内,磨削加工技术在机械制造领域中的应用仍然处于探索研究阶段,磨削加工过程中的磨削速度也一直处于低速水平。进入20世纪之后,随着机械制造行业的迅速发展,相关工作人员对磨削加工的工作效率期望更为具体,从而开展了有关高速磨削技术的研究与尝试。在高速磨削技术的研究过程中,工作人员发现,当磨削速度提升至一定程度时,磨削温度将呈现出较为显著的上升趋势,极有可能导致砂轮部件出现明显的失效现象,或使机械制造加工工件的表面出现磨削烧伤问题,这在很大程度上制约了磨削速度的提升。针对该问题,有关研究人员提出了切削速度指标与切削温度指标之间的相关性关系,即在超高速切削区域内存在一个所谓的“热沟”,这也正是机械制造领域应用超高速磨削技术的基础与关键。在这一区域内,切削温度指标会随着切削速度指标的提升而呈现出极为显著的增加趋势,当达到最大数值后,切削温度指标会随着切削速度指标的进一步提升而表现出较为显著的下降趋势,二者对应关系的曲线示意图如图1所示。

   

                         

   

      2 超高速磨削技术在机械制造领域中的应用优势相比于常规磨削技术,超高速磨削技术的生产效率及加工精度更高,成品表面粗糙度更低,且磨削磨粒及磨削加工设备的使用寿命更长。在机械制造领域中,应用超高速磨削技术已成为磨削加工发展的主流方向。具体而言,超高速磨削技术的主要应用优势可以概括为以下几个方面:

   

      2.1 提高了生产效率

   

      对于超高速磨削技术而言,在单位时间内,能够均匀且有效通过超高速磨削工作区的磨粒数量约为常规磨削技术磨粒数量的5~10倍。因此,在磨削厚度保持恒定的条件下,采用超高速磨削技术的作业进给度更高。此外,高速磨削设备在单位时间内所需完成的工作强度也得到了有效控制,这有利于延长超高速磨削设备的有效使用寿命。

   

      2.2 提高了加工精度

   

      相关研究人员通过试验验证发现,超高速磨削技术在加工的精密性方面具有显著优势。假设进给量为恒定量,分别在超高速磨削技术和常规磨削技术变量作用下,比较2种技术所获得的磨削磨粒厚度情况。结果表明,在超高速磨削技术作用下,磨削磨粒厚度相对较低,具备更加精密的加工精度,因此,可将该技术用于对加工精度有特殊要求的机械制造作业中。

   

      2.3 降低了成品表面粗糙度

   

      通过实践和应用发现,在超高速磨削技术作用下,获取的加工成品表面比采用常规磨削技术加工的成品表面更加光洁,说明在机械制造过程中引入超高速磨削技术,能够显著降低所加工产品的表面粗糙度。

   

      2.4 延长了磨粒和砂轮的使用寿命

   

      正如上文所提到的,采用超高速磨削技术,可以显著提高磨削作业阶段的进给度,这也就使得磨粒平均负担的负荷水平相对于常规磨削技术得到了一定程度的降低。此外,在超高速磨削过程中,可以对磨削设备中砂轮的磨削速度进行调整,从而将砂轮部件的有效使用寿命提升10倍左右。超高速磨削技术一方面提高了磨削磨粒的使用寿命,另一方面也延长了超高速磨削设备的生命周期,这就使其在机械制造领域的应用具备了经济性优势。

   

      3 超高速磨削技术在机械制造领域中的具体应用

   

      理论上说,超高速磨削技术主要是指砂轮以高于150m/s的线速度运行,来完成机械制造过程中磨削加工作业的技术。从机械制造作业实践的角度上看,在超高速磨削技术的应用过程中,假定其他条件均为恒定值,则砂轮运行速度指标与超高速磨削作业区域范围内单位时间条件下的磨粒数指标存在正比例关系,即通过提高砂轮运行速度可以提升磨粒数指标。在较高的砂轮运行速度及磨粒数条件下,超高速磨削过程中,每一个独立运行磨粒所磨削的厚度指标将有所降低。对于机械制造实际作业而言,采用超高速磨削技术进行机械制造加工的过程中,磨粒所对应的截面积指标仅为一般磨削技术所对应截面积指标的几十分之一,因此,每一个磨粒所承受的磨削作用力更小,从而合理降低了磨削过程中的总体磨削力指标。超高速磨削技术一方面能够提高机械制造领域的作业质量和加工精度,另一方面还能够提高整个磨削过程的可控性和可靠性。

   

      4 结语

   

      综上所述,在机械制造领域中应用超高速磨削技术一方面能够显著提高磨削加工的作业效率,另一方面能够确保磨削加工精度的显著提升,这对于机械制造行业的发展而言无疑有着重要意义。本文针对超高速磨削技术在机械制造领域应用过程中所涉及的相关问题进行了简要分析和说明,希望能够为今后相关研究与实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

 

  

   

 

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